大型構件液壓同步提升系統的核心是一套液壓提升設備。它主要由柔性鋼鉸線或剛性支架承重系統、電液比例液壓控制系統、計算機控制系統及傳感器檢測系統組成。被提升結構件的水平度、液壓提升油缸的位置、系統壓力及溫度等參數通過相應的高差、位置或壓力傳感器轉換為電信號輸入到計算機控制系統,并經計算機和可編程控制器(PLC)處理、判斷,發出相應的控制命令或的控制信號,以滿足提升過程的精度和性要求,較終完成提升任務。
1、整體提升原理
整體提升系統以集群千斤頂作為執行機構,以鋼絞線懸掛承重,工作時千斤頂油缸不動,活塞作往復運動。提升油缸是整體提升技術的核心設備。提升油缸為穿芯式結構,中間穿過承重的鋼絞線。活塞上裝有上錨,底座與缸筒聯成一體,其上裝有下錨。當上錨夾緊鋼絞線,下錨松開,油口A進油則活塞通過上錨帶動重物上升至主行程結束。然后將下錨夾緊鋼絞線,油口B進油,縮缸松上錨,完成空載縮缸,直至主行程結束,便完成一個行程的重物提升。如此循環,即可把重物提升到預定高度。油缸的上下錨具的松緊由各自的小油缸控制。如果提升油缸與上述循環過程相反工作,也可實現重物的下降。
在實際應用中,提升油缸有兩種工作方式:
①提升:油缸固定在上方不動,重物通過地錨與鋼絞線固定,提升時重物與鋼絞線一起向上運動。
②爬升:油缸倒置,缸筒與重物固定,鋼絞線通過天錨固定不動。提升時油缸連著重物沿著鋼絞線向上運動。
兩種工作方式沒有原則區別,主要視現場安裝條件而定。如果將提升油缸平置,還可實現重物的水平移動。
2、提升系統組成
提升控制系統的主要作用是以液壓作業方式進行大型結構的整體提升、整體移位等。在作業中始終保持結構的合理姿態,使施工負載、穩定性、各項參數和偏差均符合設計要求。其主要功能包括:千斤頂集群控制、作業流程控制、施工偏差控制、負載均衡控制、操作臺實時監控以及單點微調控制等。提升控制系統主要由控制部分和執行部分構成。
①控制部分
控制部分包括計算機子系統和電氣控制子系統,核心是計算機控制,外層是電氣控制。計算機子系統通過電氣控制子系統驅動液壓執行系統,并通過電氣子系統采集液壓系統狀態和作業點工作數據,作為控制調節的依據。電氣子系統還要負責整個施工作業系統的啟動、停車、聯鎖以及供配電管理。
1)計算機子系統由下列模塊組成:
a順序控制:進行千斤頂集群動作控制和施工作業流程控制;
b.偏差控制:使用傳感檢測系統獲取提升的位置信息、荷載信息和提升構件空中姿態信息,通過現場實時網絡傳輸給主控計算機,由主控計算機進行結構姿態(高度、水平度、垂直度)偏差控制和施工負載均衡控制。
在整體提升施工中,采用的傳感器信號通常有:激光測距儀測量距離、編碼器測量位移、壓力傳感器測量壓力、角度傳感器測量角度和水平傳感器測量水平狀態等信號。
c.操作臺控制:對施工作業進行操作和監控,可避免人員高空作業,降低勞動強度,并完成工作數據的采集、存儲、打印輸出等;
d.自適應控制:對施工作業系統進行自適應控制、故障診斷與檢測等。
2)電氣控制子系統由總控臺、電液控制臺、總電氣柜、作業點控制柜、泵站控制箱以及傳感檢測電路、液壓驅動電路等組成。
a.總控臺:負責提升系統的啟動、停車、緊急停機;操作方式設定;各種信息顯 示,并設有計算機控制設備的機架、操作臺、通訊裝置等。
b.總電氣柜:主控室配電、動力裝置交流配電、控制裝置直流配電。
c.泵站控制箱:負責液壓泵站的電氣控制。
d.自動檢測和信號顯 示裝置:包括檢測液壓系統狀態的傳感器及其傳輸電路,檢測吊點高度的傳感器及其傳輸電路,以及各種儀表、指示燈、信號顯 示板等。
e.吊點電氣控制柜:負責單個吊點的電氣控制。它們既是系統聯動時受計算機控制的執行機構,又是提升系統處于手控狀態時的單點控制裝置,可以單獨操作吊點的升降動作。
£供配電線路:包括380V,220V交流電、24V直流電等供配電線路及各種穩壓電源等,負責包括控制系統和執行系統在內的液壓提升系統集中供電。
②執行部分
液壓子系統由下列部分組成:
a.液壓提升器(或液壓牽引器):布置在各作業點,根據作業點要求,由若干臺液壓千斤頂、液壓控制閥組成。使用時可根據提升重量的大小來配置其種類和數量。
b.液壓泵站:是提升系統的動力驅動部分,一般一個或幾個作業點配置一臺液壓泵站,它的性能和性對整個提升系統穩定工作影響較大。液壓泵站主要由油泵、電機、電磁換向閥、針形閥、溢流油箱、壓力表、電氣控制柜等組成。在液壓泵站上,驅動提升油缸主油缸動作的子系統與驅動錨具油缸動作的子系統相互,分別驅動相應的油缸伸缸、縮缸,完成錨具的松緊或主油缸的升降。
c.鋼絞線:采用低松弛鋼絞線,公稱直徑為15.24mm,抗拉強度為1860N/mm2,破斷拉力為260.7KN,伸長率在1%時的較小載荷221.5KN,每米重量為1.1Kg。鋼絞線符合標準ASTMA416-87a,其抗拉強度、幾何尺寸和表面質量都嚴格。
d.錨具:錨具將承重鋼絞線錨固在吊升結構上或支承架上。其規格應與所選用的液壓提升器相配套。一般可利用預應力張拉中的QM型、OVM型、HVM型等自動工具錨。當吊升結構上不便直接安裝液壓提升器或錨具時,需另外設計制作吊具,吊具與吊升結構直接相連,再在吊具上安裝液壓提升器或錨具。
e.支承導向子系統:用于大型結構整體提升或移位過程中的支承、導向或加固、穩定作用。
£高壓膠管:分為主油路膠管、分油路膠管和環路膠管三種,一般為兩層鋼絲編織的高壓膠管,采用快裝接頭,拆裝方便密封性好。其工作參數包括內徑、工作壓力、長度、接頭螺紋規格等,選用時應與千斤頂、液壓泵站相匹配。
g.液壓油:一般選用的抗磨系列液壓油,工作油溫宜控制在-10~60℃,不同、不同規格的液壓油不得混用。工作結束后,液壓油應收集到油箱中密封保存,以便下次使用。